IP 转发分组的流程

IP 转发分组的流程

数据路由：路由器在不同网段转发数据包；

网络畅通的条件：数据包能去能回；

• 从源网络发出时，沿途的每一个路由器必须知道到目标网络下一跳给哪个接口；

• 从目标网络返回时，沿途的每一个路由器必须知道到源网络下一跳给哪个接口；

可以看到网段1~5对应的地址主机号都是归零的，即配置路由器端口网段地址时主机号要归零。如端口B连接的网段2地址：172.16.0.0 / 24 。

• 如图所示，计算机PC0 ping PC1，网络要想通，要求沿途的路由器Router0、 Router1、 Router2和Router3都必须有到192.168.1.0/24网络的路由（路由器中存储路径的路由表中的信息），这样数据包才能到达PC1；
• PC1要回应数据包给PC0，沿途所有的路由器必须有到192.168.0.0 /24网络的路由，这样数据包才能回来。

• 由于网段1和2直连路由器Router0，所以不用给Router0的路由表手动添加关于网段1和2的路径信息。但是Router0路由表内是没有与Router0非直连网段3 、4 、5的相关路径信息的，需要管理员手动添加。同理Router1直连网段2 、3，非直连网段1 、4 、5，所以需要手动添加网段1 、4 、5路径信息。这叫做静态路由。

• 举例：如上图，PC0想要访问Router0的B端口，由于不在同一网段，PC0先把数据包给Router0的A端口（网关），路由器Router0就会自动把数据包转给B端口。B端口收到数据包之后向PC0发出一个回复数据包，Router0直连1网段所以知道到PC0要怎么走，所以Router0自动把回复的数据包通过A端口转给PC0；数据包能去能回，所以PC0访问Router0的B端口时不用手动给Router0添加路径信息，Router0会自动中转数据包；

  如果PC0想要访问Router1的C端口，同样不在同一个网段，PC0先把数据包给Router0的A端口，由于Router0直连1 、2网段，所以Router0知道去Router1的C端口怎么走，然后Router1自动把数据包转给C端口。C端口收到数据包之后向PC0发出一个回复数据包，但是Router1直连的是2 、3网段，与1网段非直连，所以如果不给Router1手动输入关于网段1的相关路径信息，Router1将无法把数据传回PC0，数据包能去不能回，造成通信失败。

• 因此，判断两个地址能否通过路由器自动中转数据，要看数据包在两个地址间是否能去能回。

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查看Windows本地路由表

在命令行窗口输入以下命令：

route print

可以发现Windows的默认网关就是默认路由。

只加IP地址和子网掩码没设置网关的话，就到不了其他网段，也就是说不知道到其他网段的路由。

以下为为计算机添加路由表的命令：

route add 0.0.0.0 mask 0.0.0.0 10.7.86.1

三个地址分别是网络目标IP地址、 网络掩码和网关。

现实意义：例子

• 问题：一个计算机有两个网卡1和2，它们对应的网关分别是A和B；网卡1通过网关A访问网络，网卡2通过网关B访问企业内网；出现的问题为Internet上的其他计算机与该计算机通信时断时通。

• 原因：由于该计算机存在两个网关就意味着存在两个默认路由，也就意味着该计算机认为到其他网段有两条路径，但是却不知道一条路径通Internet，另一条路径通企业内网，而是认为两条路径是等价的，可以随意选择路径访问；

  所以当Internet上的计算机如C “ping” PC-PT的时候时不时会造成丢包。因为计算机C向PC-PT发数据包时只能通过网关A这条路径，但是PC-PT给计算机C发送数据包时却认为通过网关A和B两条路径都可以，都等价；所以PC-PT发出的数据包一部分通过网关A路径正常发送到计算机C，另一部分数据包则通过网关C路径发送到企业内网导致丢包，造成访问速度变慢，这是因为发生丢包时上层协议会要求重传，所以只会导致通信速度变慢，而不会导致无法通信。

• 解决方案：删除网卡2的默认路由，手动添加路由：

  route add 172.16.0.0 mask 255.255.255.0 172.16.0.1

  这样设置之后，网卡1通过默认路由访问Internet，网卡2通过指定路由访问公司内网，彼此互不影响。这就是在Windows上添加路由表的意义。

  经验：存在多张网卡时，禁用所需使用的那张网卡之外的其余网卡，保证只有一个默认网关，防止出现路由表错误。

  再如：

PC0一个网卡连接Internet把A设为网关，另一网卡连接一个交换机组成的内网，内网内的计算机通过PC0连接Internet，所以内网计算机需要把B作为网关，但是PC0连接内网的网卡不用设置网关，否则会出现路由表错误。

故障判断规律：通与断的次数相当很大可能是路由问题；通的次数多，断的次数少很大可能是网络阻塞的问题。

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网络负载均衡

配置和验证网络负载均衡

如图所示：192.168.0.0/24网段的PC0到192.168.3.0/24网段的PC1有两条路①和②，可以通过设置网络中路由器的路由来实现：PC0到PC1走线路① / ②，PC1到PC0走线路② / ①。从而实现负载均衡控制。

图中：

Router0直连192.168.2.0和192.168.1.0网段，所以只需要手动添加网段192.168.0.0和192.168.3.0的路由便可在Router0中实现PC0到PC1的数据自动中转。

Router1直连192.168.5.0和192.168.4.0网段，所以只需要手动添加网段192.168.0.0和192.168.3.0的路由便可在Router1中实现PC0到PC1的数据自动中转。

Router3中删除路由192.168.5.2（192.168.1.2）即可实现PC0到PC1只走路线①（②）；

Router2中删除路由192.168.2.1（192.168.4.2）即可实现PC1到PC0只走路线②（①）；

最长前缀匹配

• 使用 CIDR 时，路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。
• 应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由：最长前缀匹配(longest-prefix matching)。
• 网络前缀越长，其地址块就越小，因而路由就越具体(more specific) 。

例如：目的地址 D = 206.0.71.128。路由表中的路由：A：206.0.68.0 / 22；B：206.0.71.128 / 25 ；A路由主机位10位，B路由主机位7位，B路由更具体，根据最长前缀匹配原则匹配B路由。

使用二叉线索查找路由表

• 为了进行更加有效的查找，通常是将无分类编址的路由表存放在一种层次的数据结构中，然后自上而下地按层次进行查找。这里最常用的就是二叉线索(binary trie)。

例：用 5 个前缀构成的二叉线索：

先将前缀按相同的位排列好，再按每位逐级分支查找。如现分为01开头和10开头的，在分别每一位分支查找下去，查找深度是5。如果为32位前缀构成的二差线索查找深度为32。

来源：https://www.cnblogs.com/AhuntSun-blog/p/12230700.html